液壓傳動第四章2、第五章課件

《液壓與氣壓傳動》——課程課件2007年1月1日第四章液壓執(zhí)行元件本章基本內(nèi)容液壓馬達(dá)的原理及其性能特點(diǎn)液壓缸的原理及其性能特點(diǎn)液壓缸的典型結(jié)構(gòu)及其設(shè)計要點(diǎn)難點(diǎn)：液壓馬達(dá)的工作原理要求：掌握液壓馬達(dá)和缸的參數(shù)計算與選擇，熟悉液壓馬達(dá)與缸的工作原理，了解液壓缸的設(shè)計計算內(nèi)容。液壓執(zhí)行元件作用：能量轉(zhuǎn)換裝置，將液壓能（pq)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出（Fv或Tω)?？平唐谒恼乱簤簣?zhí)行元件第一節(jié)液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，得到輸出軸上的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（Tω)。一、液壓馬達(dá)分類與工作原理1．液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)分類：液壓馬達(dá)可分為高速和低速液壓馬達(dá)兩大類。特點(diǎn)1)液壓馬達(dá)的排油口接油箱，壓力稍大于大氣壓力，且進(jìn)、出油口直徑相同。第四章液壓執(zhí)行元件2)液壓馬達(dá)往往需要正、反轉(zhuǎn)，所以在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有對稱性。3)在確定液壓馬達(dá)的軸承形式時，應(yīng)保證在很寬的速度范圍內(nèi)都能正常工作。4)液壓馬達(dá)在啟動時必須保證良好的密封性。5)液壓馬達(dá)需要外泄油口。6)為改善液壓馬達(dá)的起動和工作性能，要求扭矩脈動小，內(nèi)部摩擦小。第四章液壓執(zhí)行元件2．液壓馬達(dá)的工作原理1)齒輪式液壓馬達(dá)齒輪馬達(dá)動畫圖。第四章液壓執(zhí)行元件

2)雙作用葉片式液壓馬達(dá)

2所示。

第四章液壓執(zhí)行元件3)軸向柱塞式液壓馬達(dá)第四章液壓執(zhí)行元件軸向柱塞式液壓馬達(dá),受力分析如圖

圖第四章液壓執(zhí)行元件二、液壓馬達(dá)主要參數(shù)計算1．工作壓力與額定壓力工作壓力pM輸入馬達(dá)油液實(shí)際壓力，大小決定于馬達(dá)負(fù)載。馬達(dá)壓力差ΔpM

輸入壓力與出口壓力的差值稱為馬達(dá)的壓差。額定壓力pn按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，使馬達(dá)連續(xù)正常工作最高壓力。第四章液壓執(zhí)行元件2．排量和流量排量VM

(m3/rad)或(m3/r)流量不計泄漏流量稱理論流量qMt，考慮泄漏流量為實(shí)際流量qM。若泄漏流量為△q，則 且有

第四章液壓執(zhí)行元件

3．容積效率和轉(zhuǎn)速容積效率ηMv理論輸入流量與實(shí)際輸入流量的比值，

轉(zhuǎn)速：第四章液壓執(zhí)行元件4．轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率在不計馬達(dá)的損失情況下，其輸出功率等于輸入功率，即理論轉(zhuǎn)矩：實(shí)際轉(zhuǎn)矩T：由于馬達(dá)實(shí)際存在機(jī)械損失而產(chǎn)生損失扭矩ΔT，使得比理論扭矩Tt小，即馬達(dá)的機(jī)械效率ηMm：等于馬達(dá)的實(shí)際輸出扭矩與理論輸出扭矩的比

第四章液壓執(zhí)行元件5．功率和總效率馬達(dá)實(shí)際輸入功率為pqM，實(shí)際輸出功率為Tω，馬達(dá)總效率ηM：實(shí)際輸出功率與實(shí)際輸入功率的比值，即

6．最低回油背壓最低回油背壓是指液壓馬達(dá)為防止出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，在回油腔必須保持的最低壓力。最低回油背壓越小，液壓馬達(dá)的性能越好。第四章液壓執(zhí)行元件

7．最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是指液壓馬達(dá)在額定負(fù)載下，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低轉(zhuǎn)速。實(shí)際工作中，一般都希望最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越小越好，這樣就可以擴(kuò)大馬達(dá)的調(diào)速范圍。第四章液壓執(zhí)行元件第四章液壓執(zhí)行元件三、液壓馬達(dá)的主要結(jié)構(gòu)形式1．高速液壓馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的馬達(dá)屬于高速馬達(dá)。高速馬達(dá)的基本形式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式。它們主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動、制動、調(diào)速和換向。(1)齒輪式高速馬達(dá)

具體見齒輪馬達(dá)動畫圖1第四章液壓執(zhí)行元件(2)葉片式高速馬達(dá)2第四章液壓執(zhí)行元件(3)柱塞式高速液壓馬達(dá)柱塞式高速液壓馬達(dá)一般都是軸向式。圖第四章液壓執(zhí)行元件2．低速液壓馬達(dá)圖1,圖3,圖4,圖5,圖6,轉(zhuǎn)速高于500r/min的液壓馬達(dá)屬于低速液壓馬達(dá)第四章液壓執(zhí)行元件它的基本形式是徑向柱塞式：低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是：排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低，可以直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，使傳動機(jī)構(gòu)大大簡化，低速液壓馬達(dá)的輸出扭矩較大，可達(dá)幾千到幾萬Nm，因此又稱為低速大扭矩液壓馬達(dá)。(1)徑向柱塞馬達(dá)

1)單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)

第四章液壓執(zhí)行元件活塞式液壓馬達(dá),供油分析如圖2)多作用內(nèi)曲線柱塞馬達(dá)第四章液壓執(zhí)行元件第二節(jié)液壓缸

一、液壓缸概述液壓缸是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)運(yùn)動或往復(fù)擺動的機(jī)械能裝置。1．液壓缸的分類、特點(diǎn)和職能符號液壓缸的分類，特點(diǎn)及圖型符號見表4-4第四章液壓執(zhí)行元件第四章液壓執(zhí)行元件第四章液壓執(zhí)行元件第四章液壓執(zhí)行元件雙桿活塞缸可分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。如圖4-9a、4-9b所示第四章液壓執(zhí)行元件2．雙桿活塞缸的基本參數(shù)計算雙桿活塞缸兩端活塞桿直徑相等，當(dāng)分別向左、右兩腔輸入相同的壓力和流量時，液壓缸左、右兩個方向上輸出的推力F和速度υ相等，即第四章液壓執(zhí)行元件3．單桿活塞缸的基本參數(shù)計算單桿活塞缸的基本參數(shù)計算簡圖見圖4-10。圖(1)無桿腔工作見大腔工作圖，活塞上產(chǎn)生的推力F1和速度υ1分別為

(N)

(m/s)式中q1——進(jìn)油流量第四章液壓執(zhí)行元件(2)有桿腔工作見小腔工作圖，活塞上產(chǎn)生的推力F2和速度v2分別為

(N)

(m/s)式中q2——進(jìn)油流量若q1

=q2=q，p1=p，p2=0則

第四章液壓執(zhí)行元件(3)差動連接如圖4-11、差動工作圖?；钊倪\(yùn)動速度υ3為

活塞的推力F3為

第四章液壓執(zhí)行元件若使A2=A1/2，即，則差動連接缸在兩個方向上的速度，輸出推力均相等。三種連接速度比較第四章液壓執(zhí)行元件4．柱塞缸的基本參數(shù)計算柱塞缸見圖4－12、

柱塞缸1、柱塞缸2。柱塞的推力和速度分別為

(N)

M/S

第四章液壓執(zhí)行元件5．?dāng)[動缸單葉片擺動缸動畫、雙葉片擺動缸原理圖雙葉片擺動缸的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片擺缸的兩倍，而角速度則是單葉片擺缸的一半。第四章液壓執(zhí)行元件6．增壓缸增壓缸原理圖、增壓缸原理圖2。2增壓缸同一個活塞桿上的兩個活塞直徑是不同的。當(dāng)?shù)蛪河蚿1進(jìn)入左端大腔時，活塞向右運(yùn)動，其小腔輸出高壓油p2。第四章液壓執(zhí)行元件7、增速缸見增速缸原理圖，38、伸縮缸見單作用伸縮缸原理圖、單作用伸縮缸原理圖2、雙作用伸縮缸原理圖2，39、齒輪齒條缸見齒輪齒條缸原理圖第四章液壓執(zhí)行元件二、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)

1．液壓缸的典型結(jié)構(gòu)舉例單桿缸裝配動畫圖4-15所示為雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖。它主要由缸底1、緩沖裝置2、活塞8、缸筒11、活塞桿12、導(dǎo)向套13、端蓋15、導(dǎo)向套13和密封裝置等零件組成。第四章液壓執(zhí)行元件2．液壓缸的組成第四章液壓執(zhí)行元件第四章液壓執(zhí)行元件(1)缸筒和缸蓋缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式與液壓缸工作壓力及所使用的材料有關(guān)。工作壓力小于10MPa時，使用鑄鐵材料，工作壓力小于20MPa時使用無縫鋼管，工作壓力大于20MPa時使用鑄鋼或鍛鋼材料。第四章液壓執(zhí)行元件圖4-16a為焊接式連接，圖4-16b為半環(huán)式連接。圖4-16c，f為螺紋式連接，有內(nèi)螺紋連接和外連接兩種方式。圖4-16d為拉桿式連接。圖4-16e為法蘭式連接。第四章液壓執(zhí)行元件(2)活塞和活塞桿

活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式有整體式，螺紋連接式，半環(huán)連接式和銷連接式等多種形式，如圖4-17所示。圖4-17a螺紋式連接此結(jié)構(gòu)拆裝方便，但在高壓大負(fù)載下需要螺母防松裝置。第四章液壓執(zhí)行元件圖4-17c為半環(huán)連接，此結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，拆裝不便，但工作可靠。圖4-17d為銷式連接，此結(jié)構(gòu)簡單，多用于雙活塞桿缸。第四章液壓執(zhí)行元件(3)密封裝置

密封分為動密封和靜密封兩大類。設(shè)計和選用密封裝置的基本要求是：密封裝置應(yīng)具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高；動密封處運(yùn)動阻力要??；密封裝置要耐油抗腐蝕、耐磨、壽命長、制造簡單、拆裝方便。常見的密封方法有以下幾種。1)間隙密封

間隙密封結(jié)構(gòu)如圖8所示。第四章液壓執(zhí)行元件2)活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封結(jié)構(gòu)如圖4-19所示。3)密封圈密封密封圈采用橡膠，尼龍或其它高分子材料制成，密封圈密封是目前使用最為廣泛的一種密封形式。第四章液壓執(zhí)行元件圖4-20a,b,c分別表示了用O型，V型和Y型橡膠密封圈在活塞桿和端蓋密封處的應(yīng)用?；钊麠U密封處設(shè)置防塵圈。防塵圈的唇邊應(yīng)朝向活塞桿外伸的一側(cè)，如圖4-20d所示。第四章液壓執(zhí)行元件4．緩沖裝置為了減小沖擊，防止碰撞，必須在高速高質(zhì)量液壓缸中設(shè)置緩沖裝置。常見緩沖裝置的結(jié)構(gòu)有環(huán)狀間隙式、節(jié)流口面積可變式和節(jié)流口面積可調(diào)式等。第四章液壓執(zhí)行元件圖4-21a是一種環(huán)狀間隙式緩沖裝置。